抚顺西露天矿内排土场生态修复区地质灾害防治

马兴德，冯 萍

（抚顺矿业集团有限责任公司 西露天矿，辽宁 抚顺 113001）

抚顺西露天矿经过百余年的开采，地质构造复杂，断裂规模大，岩性岩相变化大，岩土工程地质性质不良，工程水文地质条件不良，地质环境条件复杂，同时伴有大面积的排土场。在风蚀和雨蚀的作用下排土场岩石内部的重金属会不断溶出进入土壤环境中，对土壤和地下水污染的同时破坏土壤中微生物群落结构使生态环境变的更加脆弱[1-3]。

近年来，随着早期开采的大型露天矿逐步进入末期，露天矿区的生态修复技术研究逐渐得到关注，秉承“绿水青山就是金山银山”的生态理念，根据抚顺市区矿山生态环境保护整治与土地复垦规划，对西露天矿内排土场进行现场实际调查，结合抚顺市西露天矿综合治理与整合利用行动计划，对西端帮内排土场生态修复区地质灾害及隐患点进行分析研究[4-6]，使地质灾害及隐患得到有效防治，避免潜在的地质灾害隐患对地质环境造成影响，促使治理区矿山生态地质环境得到明显改善。

1 工程概况

抚顺西露天矿位于抚顺市区的南部、抚顺煤田的西南部，东西长6.6 km，南北宽2.2 km，面积为1 086 hm2。项目区位于抚顺西露天矿西部，属于其内排土场区域，治理区投影面积16 hm2，其中坡面面积为9 hm2。抚顺西露天矿西部区域的内部排土场，1992 年正式实施内部排土，由最初的l 条电铁排土线，逐渐发展成为具有10 条电铁排土线的内排土场。上部电铁排土线采用电铁-电铲排土工艺，辅之以推土机排弃；下部汽车排土线，采用自卸汽车-推土机工艺排弃，为上部电铁线进行垫底。排弃方向自西向东，排弃物料主要为油页岩贫矿和绿色泥岩。

目前，西端帮共10 个排土台阶，台阶高度15～30 m。设计最上部28－6 排土线（最终境界）边坡标高约为＋70 m，边坡角度呈自然安息角约为35°，西侧地面标高＋25～＋45 m，最终到界后，排土场边坡高度为30～45 m。受局部作业能力和采剥关系影响，局部排土台阶推进强度偏差较大，导致个别排土台阶段高过高，局部形成凹边坡状态，易引发排土场滑坡，存在安全隐患。

鉴于项目区位于矿坑西端帮，以E500 为切线，沿东西向切割地质剖面，结合该区域水文地质条件和工程地质条件[7-10]，采用Morgenstern－Price（摩根斯坦－普瑞斯）法，对现状边坡进行分析计算，计算结果显示整体边坡稳定系数大于1.2，稳定性状况较好，仅局部内排地段边坡较高，如遇暴雨等极端天气，易发生滑坡，存在安全隐患。此外，根据现场实地调查及以往地质资料分析，矿山早期的生产对矿区周边环境、土地和植被造成了一定程度的影响，形成了排土场堆积、挖损地貌和裸露土地景观，改变了原生的地形地貌形态。此前，该区域未回填到界时，受储物场、矿山道路以及地表建筑等的影响，不能采取土地复垦和植被恢复措施，待满足条件时，应及时进行土地复垦和生态恢复。

2 项目区地质灾害防治实施方案

针对西露天矿坑西端帮边坡形态不规则，形成凸凹边坡以及地表裸露等地质灾害，根据以往边坡地质灾害防治经验，主要考虑采取坡面整形工程、挡土墙支护及截排水工程、削坡减载工程、植被恢复工程等治理措施。

2.1 坡面整形工程

1）技术要求。本次进行坡面整形的目的：一是为了减少边坡的岩石压力或下滑力，消除潜在滑坡可能性的危害；二是便于坡面的绿化和环境的美化。针对破碎松动岩体和危岩体，对局部陡倾坡段进行适当削方及强风化层挖除，以及规定区域内的全部垃圾，杂草、树根、废渣、表土和监理工程师认为必须清除的其他有碍物。坡面清理不得有较大的凸起和凹陷，尤其是清除危岩体坡面应与周围平顺连接。

2）施工方式。强风化层挖除采用人工或小型机械进行清理，坡面破碎松动岩体采用人工或机械撬挖。按照自上而下，分区跳段的方式进行，每段施工长度一般控制15 m，采用挖掘机或装载机挖装配合自卸汽车运输的方式，进行施工。任何部位均不得采用自下而上的开挖方式施工，避免上部土方塌落，砸伤人员和设备。

3）工程量。项目区共分为2 个坡面进行整形。按削坡平均铅垂厚度1 m 计算，其中坡面整形1 段，面积6 566 m2，削坡量6 566 m3，坡面整形2 段，面积6 917 m2，削坡量6 917 m3，总计削坡量13 483 m3。

2.2 挡土墙支护及截排水工程

1）技术要求。根据以往治理工程经验，对项目区的道路两侧及内排土场坡脚处修筑挡土墙，达到对其进行有效支挡的目的，并设置排水孔，防止淤泥堵塞。本次挡土墙和排水沟工程通过实地调查和地形地质情况分段进行设计。挡土墙和排水沟技术要求如下：①挡土墙采用M7.5 浆砌石砌筑，石料抗压强度大于MU30，尽可能选用较大的和表面较平的片石砌筑，其最小厚度为200 mm，墙身外露部分采用强度等级M7.5 砂浆勾平缝；②为排出墙后积水，需设置泄水孔，采用φ50PVC 管预埋成孔，泄水孔孔距2.5 m，距地面30 cm。排水孔后应设置厚度不小于300 mm 的级配碎石反滤层；③排水沟底部铺设200 mm 厚的毛石，在低洼处修筑蓄水池，并在蓄水池内并排埋设φ600 mm 的水泥管，把水排入矿区已有排水沟内；④档墙应设沉降缝，设置间距10 m，缝宽2 cm，缝中填塞沥青麻絮、沥青木板或其它弹性的防水材料，沿内外顶三方填塞深度不小于150 mm；⑤墙身砌出地面后，基坑必须及时回填夯实，并做成不小于5%的向外流水坡，以免积水下渗，影响墙身稳定；⑥墙后填土宜选择透水性较强的填料，有条件尽量采用内摩擦角大的回填材料；⑦砂浆所用水源必须干净，不得使用污水，砂宜用中砂，砂浆稠度取40～50 mm，含泥量不应超过5%，砂浆拌和应采用机械搅拌；⑧施工前应作好排水工作，保持基坑和边坡坡面干燥。

2）施工方式。采用挖掘机配合推土机进行施工。

3）工程量。累计修筑挡土墙工程量总长1 017 m，砌筑量778.5 m3，挖方量747.2 m3，排水沟工程量总长504 m，毛石量61 m3，挖方量383 m3。

2.3 削坡减载工程

1）技术要求。治理区28－6 排土线边坡地面标高约为＋70 m，边坡平整面积为6.9 hm2，边坡整体中间高，南北逐渐降低，边坡高度为30～45 m。为确保项目区内排土场边坡稳定，采取降低边坡高度措施，将内排土场边坡削为2 个台阶，台阶宽度为10 m，削坡后，内排土场边坡稳定系数为1.23。削坡后坡面不得有较大的凸起和凹陷，务必做到帮平底齐。

2）施工方式。采用挖掘机或装载机挖装配合自卸汽车运输的方式，进行施工。

3）工程量。本次削坡设计由北到南分为2 段进行。削坡1 段：边坡高度约为45 m，边坡高度降至为23 m，削坡长度289 m，截面面积233 m2，削坡量为6 7337 m3；削坡2 段：边坡高度约为30 m，边坡高度降至为15 m，削坡长度282 m，截面面积141 m2，削坡量为39 762 m3，总削坡量为107 099 m3。

2.4 植被恢复工程

1）技术要求。按照到界一块、设计一块、成熟一块的原则，组织工程机械设备对矿坑已到界西端帮区域6.9 hm2进行生态修复。采用机械和人工相结合方式对场地进行修整。尽可能将作业面平整，并用推土机找坡压实、塑形，为后期覆土种植做准备。根据气候、土壤条件、植物色彩、植物群落多样性、季节性变化以及经济型原则，结合西露天矿土壤生态性质及特点，选择1～2 年生裸根苗，栽植时先把带土的苗木轻放已经整理好的树坑中，使之位于树坑正中并且垂直于地面，之后分层填土踩实，填土高度与原根颈一致，填平后在四周做好围堰，以便于灌溉和保水。种植后需要进行除草等日常养护，群落进入自然生长过程，不需进行任何的养护和管理。树苗及植物种子从出芽至幼苗期间，必须浇水养护，保持土壤湿润。从开始坚持每天早晨浇1 次水（炎热夏季早晚各浇水1 次），随植物的生长可逐步减少浇水次数，根据大气降水情况进行调整。在植株逐渐生长过程中，对其适时进行追肥、病虫害防治，培土、补植。

2）施工方式。按照技术要求，安排人工栽植。

3）工程量。保证施工前作业面的凹凸度平均为±0.1 m，最大不超过±0.15 m。表层按照乔木穴状0.5 m×0.5 m×0.5 m 的标准，灌木穴状0.3 m×0.3 m×0.3 m 的标准覆盖厚残土，平整场地土方量共计40 000 m3，按照株间距为2 m×2 m，共栽植苗木1.7 万株。

3 结语

通过坡面整形工程、挡土墙支护及截排水工程、削坡减载工程等措施对抚顺西露天矿西端帮内排土场生态修复区地质灾害防治，一定程度上避免了滑坡、地面变形等地质灾害的发生，保护矿区工作人员的财产和人身安全。

覆土整形、生态修复工程的实施，改善了土壤条件，丰富了植物群落多样性，提升了矿坑生态环境，为矿坑整体综合治理整合利用方案的进一步实施提供了基础。